Оптична сила

Оптична сила — характеристика здатності оптичної системи фокусувати світло; величина, що характеризує заломлювальну здатність вісесиметричних лінз і центрованих оптичних систем із таких лінз[1][2]. Позначається здебільшого літерою D, вимірюється в діоптріях[3][4].

У системі SI одиницею вимірювання оптичної сили є обернений метр (м^−1).

Для оптичної системи із фокусною відстанню F оптична сила дорівнює

${\displaystyle D={\frac {1}{F}}}$.

D > 0 — лінза збиральна

D < 0 — лінза розсіювальна

У межах справедливості параксиальної оптики оптична сила складної системи оптичних приладів із спільною віссю дорівнює сумі оптичних сил складових системи.

Для вимірювання оптичної сили, зокрема лінз, використовують спеціальний прилад діоптриметр (лінзометр)[5].

Визначення

Фокусна відстань — відстань від оптичного центра до головного фокуса, а фокус лінзи — точка, в якій перетинаються заломлені лінзою промені, що падають на систему паралельно до її головної оптичної осі, або їх продовження.

На відміну від фокусної відстані, що визначає в переважно масштаб зображення, оптична сила визначає збіжність пучка, тобто величину, обернену до фокусної відстані. Оптична сила вимірюється в діоптріях. Якщо фокусну відстань дано в сантиметрах, оптичну силу в діоптріях отримують діленням числа 100 на фокусну відстань, і так само за даною оптичною силою можна знайти фокусну відстань, поділивши 100 на оптичну силу, виражену в діоптріях.

В Україні, в ДСТУ OIML D 2:2007, діоптрію згадано серед одиниць вимірювання, «які можна застосовувати тимчасово до терміна, визначеного національними правилами, але які не треба вводити туди, де їх не застосовують»[6].

Оптична сила системи, що складається з двох розташованих у повітрі лінз з оптичними силами ${\displaystyle D_{1}}$ і ${\displaystyle D_{2}}$, визначають за формулою[2]:

${\displaystyle D=D_{1}+D_{2}-dD_{1}D_{2}~,}$

де ${\displaystyle d}$ — відстань між задньою головною площиною першої лінзи і передньою головною площиною другої лінзи. У разі тонких лінз ${\displaystyle d}$ збігається з відстанню між лінзами.

Зазвичай оптична сила використовується для характеристики лінз, що використовуються в офтальмології, в позначеннях окулярів і для спрощеного геометричного визначення траєкторії променя.

Для вимірювання оптичної сили лінз використовують діоптриметри[7], які дозволяють проводити вимірювання, зокрема, астигматичних і контактних лінз.

Примітки

1. Фотокинотехника, 1981, с. 220.
2. Оптическая сила // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. Магнитоплазменный компрессор — Пойнтинга теорема. — С. 442. — 48000 прим. — ISBN 5-85270-019-3.
3. Діоптрія // Універсальний словник-енциклопедія / гол. ред. ради чл.-кор. НАНУ М. Попович. — 3-тє вид., перероб., доп. — К. : Всеувито. Новий друк. — 2003. — 1414 с.
4. Оптична сила // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
5. Диоптриметр // Большая медицинская энциклопедия: в 30 т. Том 7 / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1974—1989.
6. УЗАКОНЕНІ ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАНЬ (OIML D 2:1999, IDT) ДСТУ OIML D 2:2007 (PDF) (укр) . Київ: ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ. 2010. с. 12.
7. ГОСТ Р 50606-93. Оптика и оптические приборы. Диоптриметры (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 31 липня 2013. Процитовано 6 квітня 2022.

Джерела

• Романюк М. О., Крочук А. С., Пашук І. П. Оптика. — Львів : ЛНУ імені Івана Франка, 2012. — 564 с.
• Оптична сила й фокусна відстань лінзи // Фізика: підр. для 9 кл. загальноосвіт. навч.закл. / М. В. Головко. — Київ: Видавничий дім «Сам», 2017. — С. 108—109
• Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М. : Советская энциклопедия, 1981. — С. 220.
• Оптическая сила // Большая советская энциклопедия : в 30 т. / главн. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : «Советская энциклопедия», 1969—1978. (рос.)